LINUX平台开发的水文检测系统研究

陈金婷

摘要：基于Linux的系统开发设计虽然存在不少困难，但是由于系统成本的降低、可靠性的增强，使得基于Linux开发的系统必然有着良好的市场前景。Linux控制系统具有较强的开放性和实时性，另外可靠性高、开发经济、稳定性好，十分适合工业环境的要求。Linux平台开发的水文检测系统设计与实现方案，讨论了Linux的实时性改进及系统的定制，实现了用Linux语言编程对系统的关键部分进行定制。随着Linux的推进，现在用它来开发各种MIS成为主流，尤其是基LINUX平台开发水文检测系统这种实际的有极大价值的系统，而且将会更快推动信息化。

关键词：Linux平台；开发；水文检测；信息化；

1Linux操作系统及其实时性

1.1Linux操作系统

基于Linux来开发实际的应用系统，在国外已经持续了很多年，而且技术日趋成熟，在安全性和稳定性要求高的情况下，大多数厂家选择Linux，因此，基于Linux来进行开发应用软件在国外比较流行。在国内，由于我们国家已经习惯了Windows，再加上Linux技术传入国内是90年代末，大家对它都很陌生，所以它的使用和推广一直没有得到重视。但是Linux及用它开发的应用软件的优点很多，人们也就慢慢地接受了，随后它的应用也就越来越广泛，尤其在近两年更加被重视，软件公司纷纷使用这个平台来开发应用程序。具体来讲，它能够有如此迅猛的发展势头，与其自身良好的特性是分不开的。

1.2Linux实时性定制

实时性是工业系统的基本要求,也是考核系统最重要的指标之一，工业控制中的操作系统要求严格的实时性。实时系统要求所有任务在规定的时间内完成，例如现场的数据采集，电力监控与管理，航天器的飞行控制等等。设计实时系统有两个相对的目标：一是保证严格的时间关键截止值；二是充分有效地利用各种资源，并能较好地容错。在时钟机制改造方面，可以通过提高系统时钟的精度来增强系统的实时性，特别是对外部中断的响应。为了达到微秒的精度，可将时钟设备设为一次性中断模式而不是周期性的中断何时刻，时钟的下一次中断将由所有定时器到期时间中最早的一个来决定。一旦定时器到期，内核便能够立刻响应，因此内核的响应开销只由中断服务的时间所决定，大约只有几个微秒。

2水文检测系统的界面设计

水文检测技术是水文水利信息化的重要基础，它是水文传感器技术与采集、存储、传输、处理技术的集成。近四十年来，我国水文自动监测系统的建设和应用技术有了巨大进步，所建系统采集的数据，为防汛和水利调度的决策提供了依据和参考，但整体水平与西方发达国家相比较还存在着很大的差距，其中信息采集、传输手段和技术比较落后，信息时效性差，不能满足对水文数据实时、快速、准确监测的要求目前我国水文监测系统的建设中，有些地区还在使用传统的拨号和专线的固定网络接入等方式进行数据传输，时效性较差。水文监测的主要特点要开发一套实用且有效的水文监测系统，首先要对水文监测的特点有深入的理解。由于水文监测关乎流域的防汛抗洪，水资源管理，生态环境的保护以及人民群众的生命安全。水文监测系统可以进行在线数据传输，并且还能够满足系统对数据采集和传输实时性的要求。水文监测系统的可靠性非常高水文监测系统应该可以避免数据包的丢失，能够保证数据进行安全的传输。即使由于设备或网络原因丢失部分数据，也应该有相应的测量功能。水文监测系统的监控范围很广由于监测对象是河流，所以监控点的分布相对较广泛。

2.1水位管理模块

在水文管理当中，水位的管理是一个必不可少的部分，在环境遭到严重破坏的今天，各地的洪涝灾害不断的发生，为了能够更好地实现对水文的控制和有效的管理，各地都实现了对水文的计算机管理。在这个模块当中，我们将要实现对水位的及时反馈，将现场来的参数送入计算机中，然后计算机将这个数据与数据库当中的数据进行分析比较，然后去控制相关动作。具体来说，就是当前水位与数据库中的水位一比较，如果当前江河水位低于紧急水位，计算机将不采取任何动作，如果当前江河水位高于紧急水位，那么计算机将通过调用相关的模块，来控制现场，也就是将要排洪。

2.2水温管理模块

在水文管理当中，水温的管理就是对当前水温的实时监测，监测的数据通过传感器送入计算机当中，计算机根据数据库中水温表中的数据进行分析比较，得到的分析结果是否超过历年的水温最高值，如果超过历年水温最高值，那么就将这个结果值存入数据库当中，如果没有超过历年水温最高值，那么计算机不执行任何操作。

2.3水质管理模块

在水文管理当中，水质的管理也是一个重要的部分。该模块就是将现场监测的数据通过传感器送入计算机中，计算机根据数据库中水质表中的污染物超标值数据进行分析比较，得到的分析结果是否超标，如果已经超标，那么将采取措施，限制污染物的排放。如果未超过超标值，计算机将不执行任何操作。

2.4硬件系统设计方案

根据水文监测的三大特点，将水文监测硬件部分分为监测中心和前端监测设备。其中监测中心放置服务器并连接公网或专线；前端监测设备则以ＲＴＵ为核心，在ＲＴＵ上连接如雨量计，水位计，流速计等监测设备。水文监测系统的物理架构。前端监测设备前端监测设备由ＲTＵ和传感器设备组成。ＲＴＵ中文名称为远程测控终端，用于监视、控制与数据采集的应用。具有遥测、遥信、遥调、遥控功ＲＴＵ集数据采集、传输、存储功能于一体，采用低功耗设计，具有通讯距离较长、适用于各种环境恶劣的工业现场、模块结构化设计、便于扩展等优点。

2.5系统功能概述

水文监测系统软件是对水文监测点数据进行、接收、汇总、统计、分析的一个平台，该软件具备动态实时监测、历史数据查询、报警数据查询、时段统计、曲线分析、用户管理、测站管理、历史数据测量等多项功能。

3结束语

利用Linux操作系统提供的优良系统性能和软件开发环境，实现数据采集器在水文气象领域的可靠性、可扩展性和易用性的高要求。Linux的优势主要体现有：免费开源的源代码；可根据工程要求灵活裁剪配置内核；业内公认的稳定性和可靠性；系统自带的丰富的驱动程序和通讯协议；遵循统一的编程规范，软件架构模块化，易于移植和维护。在Linux平台下，通过灵活使用文件操作、多线程、数据管理等Linux程序设计方法，实现了水文气象数据采集器的诸多功能，主要包括实时接收传感器数据、基于以太网的远程通讯和数据传输等；最后，文章给出了相应的软件测试结果，验证了基于Linux平台的正确性和可靠性。

参考文献

[1]梅小龙.基于Linux/QT的嵌入式管理系统的开发[D].南京信息工程大学,2014.

[2]黄承韬.基于嵌入式Linux的智能多媒体终端的开发和研究[D].天津财经大学,2009.

[3]刘伟.基于嵌入式Linux的数据采集系统的开发与应用[D].中国矿业大学,2014.

[4]俞国印.基于Arm-Linux嵌入式转动角度采集系统的研制及其应用[D].内蒙古科技大学,2014.